Композиционные материалы на основе меди и механолегированных наноструктурных гранул Cu-Al2O3 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.06, кандидат наук Ярмолык Милана Владимировна

• Ярмолык Милана Владимировна
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Ярмолык Милана Владимировна

Введение

Глава 1. Условия работы электрических контактов и обзор современных материалов, используемых для их изготовления

1.1. Условия работы электрических контактов

1.2. Обзор материалов, используемых для электрических контактов

1.3. Процессы механического легирования

1.4. Структурные особенности композиционных материалов

1.5. Электрические контакты из псевдосплавов

1.6. Постановка задач исследования

Глава 2. Методика исследований

2.1. Методика приготовления гранул системы Си-Л1203

2.2. Методика исследования структуры и свойств

механолегированных гранул

2.3. Методика изготовления композиционных образцов

2.4. Определение дисперсности и среднего размера частиц

2.5. Определение насыпной плотности порошков

2.6. Методика определения размерных изменений и плотности

2.7. Методика механических испытаний

2.8. Определение удельной электропроводности

2.9. Определение температуры рекристаллизации

2.10. Обработка результатов измерения

2.11. Методика исследования микроструктуры и химического состава

Глава 3. Получение механолегированных гранул системы

Си-АЬ03

3.1. Исследование зависимости размера и свойств механолегированных гранул от времени и удельной мощности обработки

3.2. Влияние легирующих элементов на размер и свойства гранул

3.3. Исследование микроструктуры и фазового состава гранул

Глава 4. Исследование композиционных материалов на основе гранул Си-А1203 и медного связующего

4.1. Оптимизация состава связующего

4.2. Исследование эволюции свойств и структуры композиционного материала с массовой долей гранул уг=0,5

4.3. Исследование зависимости структуры и свойств композиционного материала от соотношения долей компонентов в составе смеси

4.4. Исследование межфазового взаимодействия

4.5. Исследование термической устойчивости

4.6 Построение модели композиционного материала

4.7. Исследование модифицированных гранул и композиционных

материалов из них

Глава 5. Экономические и технологические аспекты производства изделий из композиционных материалов

5.1. Экономические аспекты производства композиционных материалов на основе 5меди и механолегированных гранул системы Си-А1203

5.2. Практическая реализация технологии изготовления изделий из

композиционного материала медь-механолегированные гранулы

Основные результаты и выводы

Список литературы

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Композиционные материалы на основе меди и механолегированных наноструктурных гранул Cu-Al2O3»

Введение Актуальность проблемы

В последние годы разработаны новые наноструктурные материалы на основе меди, применяемые в электрических устройствах, где требуются высокая электропроводность, термостойкость, заданные механические и триботехнические характеристики. Эти материалы получают горячим прессованием механически легированных дисперсно-упрочнённых оксидом алюминия гранул в пруток. Они хорошо показали себя в токосъемных устройствах электропоездов, в электрических контактах, в качестве износостойких деталей машин и в других областях. Тем не менее, из-за большой энергоемкости и в связи с большими отходами при компактировании и мехобработке, себестоимость изделий из этих материалов высока, что ограничивает их массовое применение. Как известно, современные методы порошковой металлургии, в части формообразования, позволяют получать изделия сложной формы без дополнительной механической обработки, что существенно снижает их себестоимость. В связи с этим становятся актуальными работы направленные на снижение стоимости механолегированных материалов за счет применения высокоэффективных безотходных методов порошковой металлургии. В этом плане представляет большой научный и практический интерес использование механолегированных гранул в качестве наполнителя композиционных материалов с медной матрицей. Такие материалы могут использоваться для широкого спектра скользящих электрических контактов, которые должны обеспечивать низкое удельное сопротивление, небольшие потери при снятии тока, стойкость к адгезии и невысокий уровень истирания в процессе эксплуатации.

В работах Витязя П.А., Шалунова Е.П., Кохана Л.С., Довыденкова В.А. и других показана принципиальная возможность использования автоматизированных технологий прессования, спекания и обработки давлением композиций из механолегированных гранул и медного порошка. Вместе с тем, для создания промышленной технологии получения изделий необходимы дальнейшие

исследования по оптимизации рецептур и особенностей процессов гранулирования, смешивания компонентов, прессования, спекания, обработки давлением для получения материалов с заданными свойствами.

Важным является также построение моделей и разработка методов расчета и анализа, увязывающих исходные параметры, такие как характеристика порошков, режимы механического легирования, рецептура, степень деформации со свойствами и экономическими показателями производимых изделий.

Научная новизна

1. Исследованы особенности формирования структуры и свойств механолегированных гранул системы Си-А1203, обладающих устойчивой нанодисперсной структурой, в зависимости от режимов обработки в аттриторе.

2. Установлена возможность и разработана технология получения композиционных материалов из механолегированных гранул методом холодного компактирования и спекания с электропроводностью до 80% от электропроводности меди М1 и термически устойчивой структурой при нагреве до 900оС.

3. Разработан новый способ модификации механолегированных наноструктурных гранул системы Си-А1203, позволяющий наносить на поверхность тонкий медной слой, способствующий повышению степени консолидации в системе медь-механолегированные гранулы.

Практическая ценность работы

Разработаны новые композиционные материалы для электрических контактов на основе медного связующего и термостойкого наполнителя из механолегированных гранул. Определены параметры и режимы спекания, позволяющие избежать рекристаллизации гранул в процессе их получения методом двойного холодного прессования и двойного спекания.

Установленные закономерности формования и спекания композиций из механолегированных гранул и медного порошка могут быть использованы для

создания промышленной технологии производства электрических контактов и износостойких деталей машин с заданными характеристиками.

Разработанная технология позволяет расширить область применения механолегированных сплавов для производства изделий безотходным высокопроизводительным методом холодного прессования и спекания, избегая высокого процента отходов и трудоемких операций горячего прессования и токарной обработки.

На основе полученных результатов разработана и опробована в промышленных условиях предприятия ЗАО «МЕТМА» г. Йошкар-Ола технология изготовления детали «Наконечник токопроводящий ВС 301-1151». Полученные детали апробированы и испытаны в производственных условиях в ООО «Фабрика стальных дверей «Новатор». Испытания наконечников показали стойкость на 38 % более высокую по сравнению с наконечниками из меди, при этом их себестоимость выше себестоимости изготовления наконечников из меди на 4 %.

Достоверность результатов

Достоверность полученных результатов, научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается использованием современных методов исследований, практическим внедрением разработанных на основе исследований инженерных решений, непротиворечивостью полученных результатов с фундаментальными физическими законами, широкой апробацией полученных результатов на научно-технических семинарах и конференциях различного уровня.

Личный вклад автора

Представленные в диссертации научные и практические результаты разработаны с участием автора. Работы по выполнению экспериментальных и

теоретических исследований, обработке данных, анализу и обобщению результатов исследований проведены автором. Доля участия автора 85 %.

Апробация работы

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: Всемирный конгресс по порошковой металлургии, г. Вена, 2004г; II-ой международный научно-практический семинар «Новые материалы и изделия из металлических порошков: технология, производство, применение», г. Йошкар-Ола, 2008г; XII-ая Международная конференция «Дислокационная структура и механические свойства металлов и сплавов», г. Екатеринбург, 2011г; VI-ая Всероссийская школа-семинар студентов, аспирантов и молодых ученых по направлению "Диагностика наноматериалов и наноструктур", г. Рязань, 2013г; 9-тая Международная научно-техническая конференция «Новые материалы и технологии: порошковая металлургия, композиционные материалы, защитные покрытия и сварка», г. Минск, 2015г.; I-ая Международная научно-практическая конференция «Современные технологии в машиностроении и литейном производстве», г. Чебоксары, 2015г.; II-ая Республиканская научно-практическая конференция «Проектирование и перспективные технологии в машиностроении и металлургии», г. Чебоксары, 2016г; XII-тая международная конференция «Новые материалы и технологии: порошковая металлургия, композиционные материалы, защитные покрытия, сварка», г. Минск, 2016г, III-я Всероссийская научно-практическая конференция «Проектировании и перспективные технологии в машиностроении, металлургии и кадровое обеспечение», г. Чебоксары, 2017г.

Публикации

По результатам исследований опубликовано 14 работ, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК и 1 в издании, рекомендованном SCOPUS.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения и пяти глав, заключения и приложений. Общий объем диссертационной работы составляет 159 страниц машинописного текста, в том числе 13 таблиц и 60 рисунков. Библиографический список содержит 95 источника.

Глава 1. Условия работы электрических контактов и обзор современных материалов, используемых для их изготовления

1.1. Условия работы электрических контактов

В процессе эксплуатации при прохождении электрического тока, замыкании и размыкании цепей, протекают физико-химические процессы, вызывающие необратимые явления в объеме материала электрического контакта. Под действием электрического тока происходит нагрев контура и сопутствующие нагреву явления: рекристаллизация и разупрочнение выступов контактных поверхностей; залипание контактов; появление окисных пленок, пластическая деформация контактного материала и др.

В целом на электрические контакты в процессе работы воздействуют три группы факторов:

1. Электрические факторы, обусловленные величиной и видом электрического тока, напряжением и мощностью источника тока;

2. Механические и конструкционные факторы, определяющиеся рабочими характеристиками аппарата (контактное давление, частота срабатывания, скорость перемещения контактов и т.п.) и геометрическими размерами контактов;

3. Физико-химические факторы, представленные давлением, температурой окружающей среды, химическим составом и структурой сплава.

Под воздействием данных факторов контакты могут вовремя не замкнуть или замкнуть не вовремя (например, из-за залипания) электрическую цепь, что может привести к аварийным ситуациям, разрушению контактных элементов и самого аппарата. Таким образом, выбор материалов, применяемых для электрических контактов, должен быть таким, чтобы в одном материале реализовывался многообразный и противоречивый комплекс свойств, диктуемых эксплуатационными условиями работы контактов.

Анализ износа в зависимости от свойств материала показал следующие параметры, определяющие срок службы электрических контактов. Повышенное удельное сопротивление материала способствует всем видам эрозии и окислению поверхности в результате перегрева контактных точек. Низкая твердость улучшает контакт, но увеличивает степень его износа. Снижению износа способствует высокая электро- и теплопроводность, обеспечивающие уменьшение температуры и быстрый отвод тепла при прохождении тока в цепи, а также высокие значения теплоемкости и температуры рекристаллизации, повышающие стойкость материала при нагреве [1].

Исследования показали, что сопротивление термической усталости в условиях циклических нагревов и динамических нагрузок выше у более пластичных металлов, даже при их пониженных прочностных характеристиках [2].

Кроме перечисленных характеристик, в условиях рыночной экономики, не маловажную роль играет экономический показатель.

Таким образом, можно сформулировать основные свойства, которыми должны обладать электрические контакты:

1. Высокая электропроводность, позволяющая пропускать электрический ток большой плотности без нагрева электрического контакта;

2. Высокая теплопроводность, обеспечивающая быстрый отвод тепла при прохождении тока в цепи;

3. Невысокая твердость для уменьшения силы нажатия и улучшения контакта;

4. Сохранение механических свойства в широком интервале температур, для предупреждения свариваемости и повышения срока службы контакта;

5. Сопротивляемость износу при трении для скользящих контактов;

6. Жаростойкость, для повышения эрозионной стойкости, износостойкости, стойкости к окислению и свариваемости контактов;

7. Пластичность, для сопротивления термической усталости и циклическим нагрузкам.

8. Рентабельность.

1.2.Обзор материалов, используемых для электрических контактов

Основным материалом, используемым для изготовления электрических контактов, являлется медь, т.к. среди неблагородных материалов медь имеет самую высокую тепло- и электропроводность. Другими несомненными преимуществами меди являются ее коррозионная стойкость и хорошая механическая обрабатываемость как штамповкой, вырубкой, так и токарным методом. Недостатком меди являются невысокие показатели износостойкости, твердости и предела текучести, которые повышают холодной деформацией, например прокаткой или волочением. Однако температура начала рекристаллизации меди находится в пределах 100-250°С в зависимости от чистоты металла, что, зачастую, значительно ниже температур эксплуатации электрических контактов. Поэтому, если применение чистой меди нерационально, используют сплавы на основе меди [1-5].

Вместе с тем, легирующие элементы при образовании твердого раствора неизбежно увеличивают электросопротивление меди даже в том случае, когда растворяемый металл имеет более высокую электропроводность. Это обусловлено искажением электрического поля решетки растворителя при внедрении посторонних атомов и повышением рассеяния электронов проводимости [3-6]. Поэтому, традиционно при выборе электродных материалов принимают компромиссное решение, когда максимальное улучшение одного из свойств сопровождается минимальным ухудшением другого.

На основании этого различают электроконтактные материалы с разной степенью легирования: микролегированные с содержанием легирующих компонентов не более 0,1 % масс и низколегированные с содержанием легирующих компонентов 0,1-5 % масс, псевдосплавы.

Ниже приведен краткий анализ современных материалов на основе меди, применяемых для изготовления электрических контактов.

1.2.1. Микролегированные медные сплавы

Для достижения высокой электропроводности - более 90 % от электропроводности меди - степень легирования должна быть минимальной. Малые добавки легирующих элементов, которые имеют высокую энергию связи с дефектами кристаллического строения и наименьшую растворимость в меди значительно повышают температуру ее рекристаллизации. Так, добавки циркония и гафния в количестве 0,05 % повышают температуру рекристаллизации меди до 550°С, а титан до 450°С. Основная цель микролегирования - получение материала с прочностью, превосходящей прочность меди при сохранении упрочненного состояния до высоких температур и одновременном снижении электропроводности не более чем на 10 %. Поэтому, при разработке таких сплавов основными параметрами контроля являются электропроводность и температура рекристаллизации при сохранении близкой к меди технологичности. Согласно [3, 5], для микролегированных сплавов электросопротивление пропорционально содержанию примесей, а температуру рекристаллизации повышает легирование в количестве тысячных и сотых долей процента. При дальнейшем насыщении меди примесными атомами повышение температуры рекристаллизации резко замедляется. Это объясняется тем, что примесные атомы, притягиваясь к дислокациям, препятствуют их перераспределению и формированию центров роста зародышей рекристаллизации. С увеличением концентрации примесей происходит насыщение дислокаций чужеродными атомами, поэтому увеличение температуры начала рекристаллизации идет с затуханием [4, 5]

Получение микролегированных сплавов довольно сложный дорогостоящий процесс. С целью получения высоких электрических свойств в качестве

исходного компонента используют высококачественную безкислородную медь, в расплав которой при плавке в строгой последовательности добавляют сначала вещество, препятствующее раскисляемости (например Mn), а затем остальные элементы. Для достижения механических свойств используют различные режимы термомеханической обработки, такие как закалка, холодная деформация до 90 % и старение [3-7].

1.2.2. Низколегированные медные сплавы

Наиболее оптимальным сочетанием электропроводности, прочности и жаропрочности обладают низколегированные медные сплавы [8].

В отличие от микролегированных, низколегированные сплавы почти всегда являются двухкомпонентными, считается, что третья добавка бесполезна - не повышает жаропрочность, но снижает электропроводность.

Низколегированные бронзы с высокой электро- и теплопроводностью по типу упрочнения делятся на три группы: упрочняемые холодной деформацией, термически упрочняемые дисперсионно твердеющие сплавы, дисперсно-упрочненные сплавы.

Упрочняемые холодной деформацией низколегированные сплавы по своей природе близки к микролегированным, так как единственным способом упрочнения этих сплавов является холодная пластическая деформация. Примером служат такие твердорастворные бронзы как БрСр0,1 и БрКд1, легированные для получения наиболее высокой электропроводности серебром и кадмием, имеющие удельное электросопротивление 0,0185, прочность 240-440МПа. Коллекторы из этих бронз работают при длительных нагрузках до температуры 170 °С, а при кратковременных - до 350-400 °С [3]. Другим примером микролегированных медных сплавов могут послужить хромистые бронзы. В связи с малой растворимостью хрома в меди, микроструктура хромовых бронз (0,4 до 1,0 % Сг) после закалки и старения состоит из зерен практически чистой меди и выделений

хрома [9], что позволяет получать высокое сопротивлением износу и ползучести и электропроводность до 80% от электропроводности меди.

Более эффективно дисперсионное упрочнение деформированных стареющих сплавов. Системы легирования в этих сплавах выбирают так, чтобы их высокая растворимость в меди при повышенных температурах снижалась до нуля при охлаждении до нормальной температуры. В этом случае матрица состаренного сплава состоит из практически чистой меди, зерна которой упрочнены второй, незначительной по содержанию фазой - химическими соединениями или интерметаллидами не содержащими меди [9]. Примером могут служить твердорастворные стареющие бронзы тройных систем Cu-Ni-Be, Cu-Co-Be, Cu-М^, с высокими прочностными характеристиками, главной

особенностью которых является резко уменьшающаяся при нагреве растворимость компонентов в меди благодаря образованию интерметаллидов. Вместе с тем, электропроводность данных бронз в 1,5-2 раза ниже электропроводности меди и микролегированных сплавов [10].

1.2.3. Дисперсно-упрочненные сплавы на основе меди

При получении дисперсно-упрочненных сплавов в матрицу чистой меди тем или иным способом вводят высокодисперсные тугоплавкие,

невзаимодействующие с матрицей частицы (интерметаллиды, тугоплавкие соединения оксидов, боридов, карбидов и др.), размером менее 0,1 мкм, искусственно введенные в материал на одной из технологических стадий, и стабильные вплоть до температур плавления.

Упрочняющие дисперсные включения, введенные в медную матрицу, увеличивают ее жаропрочность, сохраняя при этом высокую электропроводность. В качестве упрочняющей фазы в медных дисперсно-упрочненных контактных материалах используют оксиды металлов (ВеО, ТЮ2 и др.), максимально увеличивающие жаропрочность и термическую стабильность, а также карбиды,

нитриды и другие тугоплавкие соединения. Отличительной особенностью всех дисперсно-упрочненных материалов, в том числе и медных, является повышенная температура порога рекристаллизации. Для сравнения, разупрочнение и рекристаллизация происходят в чистой меди при температурах порядка (0,4-0,5)Тпл, тогда как при дисперсном упрочнении меди оксидом кремния Si02 - при 0,8Тпл, а в меди упрочненной оксидом А1203 - при 0,95 Тпл [11, 12].

Согласно [13-14] для максимального эффекта упрочнения размер упрочняющих частиц не должен превышать 50 нм, при их равномерном распределении в матрице на расстоянии 100^500 нм друг от друга.

Согласно теории упрочнения металлов дисперсные частицы взаимодействуют с движущимися дислокациями. При этом рассматриваются модели, в которых когерентность между дисперсными частицами и матрицей утрачивается, и деформация осуществляется путем обхода частиц дислокациями. Так, для описания механизма упрочнения металлов некогерентными недеформируемыми частицами Ораван предложил модель обхода частиц дислокациями в плоскости скольжения с генерированием дислокационных петель вокруг частиц [14]. Согласно этой теории, под действием внешних сил краевая дислокация, движущаяся по механизму скольжения, преодолевает поле напряжений. Дислокация проходит между частицами и оставляет позади себя дислокационные петли, при условии, что расстояние между центрами частиц намного превосходит их радиусы, Напряжение, необходимое для того, чтобы дислокация прошла между частицами, по Оровану зависит от расстояния между ними и определяется формулой:

2аОЪ ст = с---

г о ь

где с0 - предел текучести матричного материала; Ь - расстояние между центрами частиц; а - коэффициент, равный 0,5... 1,0; Ь - вектор Бюргерса; О - модуль сдвига.

Для обеспечения условий данного выражения, упрочняющие фазы должны быть стабильны при контакте с матрицей, как в плане образования

химических соединений, так и в плане взаимной растворимости. В первую очередь этим требованиям отвечают термодинамически устойчивые тугоплавкие соединения, такие как оксиды, карбиды, нитриды и бориды.

Практика показывает, что применительно к меди наилучшие результаты обеспечиваются, когда в качестве упрочняющих фаз используются тугоплавкие оксиды. Химическая устойчивость оксидов в контакте с металлами может быть оценена по значению изобарно-изотермических потенциалов (свободной энергии Гиббса). Чем больше разность свободной энергии образования матричного оксида и оксида упрочняющего элемента, тем устойчивее упрочняющий оксид в контакте с матрицей. Поэтому в качестве первого критерия при выборе упрочняющих оксидных фаз используют свободную энергию их образования. С учетом этих требований осуществляется выбор технологического метода получения дисперсно-упрочненного сплава [3, 10, 11].

Существует несколько способов получения упрочненной оксидами меди, таких как механическое смешивание дисперсных порошков меди и оксидов, химическое осаждение, разложение солей, испарение и конденсация меди и оксидов, внутреннее окисление и др. Однако, согласно [15], оптимальную структуру и наибольшее упрочнение материала в дисперсно-упрочненных медных сплавах дает метод внутреннего окисления, который позволяет с помощью технологических факторов контролировать параметры структуры: дисперсность и объемную долю упрочняющих фаз, расстояние между частицами, плотность дислокаций и получать проводниковые медные сплавы с заданным уровнем тепло- и электропроводности, прочности и жаропрочности.

1.2.4. Дисперсно-упрочненные медные сплавы, полученные методом

внутреннего окисления

Внутреннее окисление представляет собой избирательное окисление некоторых компонентов сплава при его насыщении кислородом. Элементы,

повергающиеся окислению в составе сплава при изотермическом отжиге в контролируемой окислительной атмосфере должны иметь более высокое сродство к кислороду, чем элемент матричного металла (медь). При этом условии кислород может диффундировать вглубь сплава и реагировать с легирующими элементами с образованием дисперсных частиц оксидной фазы [3, 12].

Для проведения внутреннего окисления должны выполняться следующие условия [3, 11, 12]:

1. Необходимо, чтобы кислород, пусть в небольших количествах, растворялся в матричном металле. Для меди, как основы сплавов, это необходимое условие выполняется: кислород растворяется в меди - предельная его растворимость при эвтектической температуре 1066 °С составляет 0,008 %.

2. Сродство к кислороду у легирующего элемента должно быть значительно выше, чем у меди. Близость значений свободной энергии образования упрочняющего оксида и оксида матричного металла практически исключает возможность применения внутреннего окисления для получения дисперсно-упрочненных сплавов

3. Температура проведения процесса должна обеспечивать диффузию кислорода вглубь матричного металла.

4. Скорость диффузии кислорода должна быть существенно выше скорости диффузии легирующего элемента. В противном случае нарушается равномерность распределения упрочняющей фазы из-за встречной диффузии легирующего элемента и образования его сегрегации у поверхности образца.

5. Необходимо обеспечивать уровень давления кислорода, который должен быть меньше равновесной упругости диссоциации низшего оксида матричного металла (РМе) при температуре проведения процесса. В противном случае процесс будет осложняться дополнительным поверхностным окислением.

Процесс внутреннего окисления условно можно разделить на три этапа [12]: 1) адсорбция молекул кислорода на поверхности металла, диссоциация их на атомы и растворение кислорода в сплаве

2) диффузия атомов кислорода в твердой фазе через внутреннеокисленную зону к фронту окисления

3) реакция атомов кислорода (О) при встрече с атомами легирующего элемента (В) с образованием тугоплавкой оксидной фазы по реакции: тВ + пО <-^ВтО.

Обычно процесс внутреннего окисления осуществляется в кислородосодержащей среде. Источником кислорода может служить смесь газов с определенным парциальным давлением кислорода, порошок оксида меди или собственная поверхностная оксидная пленка [3].

Образующаяся при внутреннем окислении структура характеризуется чрезвычайно малыми размерами упрочняющих частиц. При прочих равных условиях они тем мельче, чем больше разность свободных энергий образования упрочняющего оксида и оксида матричного металла [3,11,12].

Однако внутреннее окисление готовых изделий как способ упрочнения имеет два существенных недостатка: длительность процесса при обработке образцов больших сечений и неоднородность дисперсности по сечению - концентрация упрочняющих оксидов уменьшается при удалении от поверхности образца.

Эти недостатки могут быть исключены, если окислению подвергать порошок данного сплава, т.е. внутреннее окисление использовать в комбинации с методом порошковой металлургии: малое сечение частиц порошка позволяет получить необходимую дисперсность частиц упрочняющей фазы и однородность распределения их в объеме матрицы. Например, для сплава ^ - 0,8 % (об.) ВеО размер упрочняющих частиц составляет 10 нм [1].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ярмолык Милана Владимировна, 2017 год

Список литературы

1. Спеченные материалы для электрических контаков и электроники. Справочное издание. Гнесин Г.Г., Дубок В.А., Братерская Г.Н. и др. М.: Металлругия , 1981. 344с.

2. Усов В.В. Металловедение электрических контактов. М.: Госэнергоиздат, 1963, 208с.

3. Осинцев О.Е., Федоров В.Н. Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки: Справочник. М.: Машиностроение, 2004, 336 с.

4. Николаев А.К., Розенберг В.М. Сплавы для электродов контактной сварки. М.: Металлургия, 1978, 96с.

5. Горелик С.С. Рекристаллизация металлов. М.: Металлургия, 1978. 568с.

6. Лившиц Б.Г., Крапошин В.С., Липецкий Я.Л. Физические свойства металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1980.322с.

7. Ловчиков А.В., Бейлин В.М., Федоров В.Н. Влияние комплексного микролегирования на разупрочнение деформированной меди при отжигах // Сплавы цветных металлов для приборов и оборудования с повышенными эксплуатационными характеристиками. М.: Металлургия, 1991. С. С. 16-19.

8. Николаев А.К. Низколегированные медные сплавы. Особенности состава и технологии производства // Цветные металлы. 2001. № 5. С. 84-88.

9. Колачев Б.А., Елагин В.Н., Ливанов В.А. Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов. М.: МИСиС. 2001. 416с.

10. Захаров М.В., Захаров А.М. Жаропрочные сплавы. М.: Металлургия, 1972. 384с.

11. Данелия Е.П., Солопов В.И. Дисперсно-упрочненные медные сплавы // Новые цветные сплавы. Материалы конференции, ДНТП. М.: 1990. С. 143149.

12. Данелия, Евгений Платонович. Фазовые и структурные превращения во внутреннеокисленных медных сплавах: Автореферат докт. физ.-мат. наук

01.04.07 / Данелия Евгений Платонович ; М-во высш. и сред. спец. образ. СССР. Моск. ин-т стали и сплавов. - М., 1985. - 34 с.. - Библиогр.: с. 31-34

13. Штремель М.А. Прочность сплавов. 4.II: Деформация. М.: МИСиС, 1997. 527с.

14. Эшби М.Ф. Физика прочности и пластичности. М., 1972. С.88-107.

15. Кипарисов С.С., Левинский Ю.В. Внутреннее окисление и азотирование сплавов. М.: Металлургия, 1979. 202с.

16. Ф.М. Флавицкий. Журнал Рус. Физ. Хим. о-ва, 1902, с.34-38.

17. Гутман Э.М. Механохимия и защита металлов от коррозии. М.: Металлургиздат. 1981. 220с.

18. Механохимический синтез в неорганической химии. Сборник научных трудов. Ответственный редактор д.х.н. Аввакумов Е.Г. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1991. 55 с.

19. Ляхов Н.З., Панин В.Е., Дудина Д.В. и др. Разработка конструкционных материалов на основе нанокомпозитных порошков. Часть I // Физическая мезомеханика. - 2003. - Т. 6, № 2 . С. 63-76.

20. Кузьмич Ю.В. Механическое легирование / Ю.В. Кузьмич, И.Г. Колесникова, В.И. Серба, Б.М. Фрейдин [отв. ред. Е.Г. Поляков]. М.: Наука, 2005.

21. Болдырев В.В. Механохимия и механическая активация твердых веществ // Успехи химии. - 2006. - Т. 75. - № 3. - С. 203-216.

22. Ловшенко, Г. Ф. Наноструктурные механически легированные материалы на основе металлов / Г. Ф. Ловшенко, Ф. Г. Ловшенко, Б. Б. Хина ; под ред. Ф. Г. Ловшенко. Могилев: Белорус.-Рос. ун-т, 2008. - 679 с.

23. Cilman P.S., Benjamin J.S. Mechanical Alloying. Annual Review of Materials Science, 13, 1983, p.279.

24. Benjamin J.S., Volin T.E. - Met. Trans., 1974, 145, №8, p. 1929.

25. Mahmood Aliofkhazraei (Ed.). Handbook of Mechanical Nanostructuring. Weinheim, Germany : Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2015. р. 816.

26. Chen Y.L, Jones A.R., Miller U. Creep Resistance of Fe-Based ODS Tubes with Hoop Crain Structure//15th International Plansee Seminar, Eds. G. Kneringer, P. Rodhammer and H. Wadner, Plansee Holding AG, Reutte (2001) Vol. 4, p. 12-25.

27. Ладьянов В.И. Термическая стабильность механосинтезированных композитов Cu-C / В.И. Ладьянов, Р.М. Никонова, Н.С. Поздеева ; Физико-технический институт УрО РАН, г. Ижевск // Научные ведомости БелГУ. Сер. Математика. Физика. - 2011. - №11(106), вып.23.-С. 142-145.

28. Никонова Р.М., Поздеева Н.С., Ладьянов В.И. Деформационное поведение меди при механоактивации с углеродом // Химическая физика и мезоскопия, ИПМ УрО РАН: Ижевск, 2011, вып. 13, №1, с. 88-93.

29. Ерёмина, М. А. Композиты Cu-карбид хрома, полученные с использованием механоактивации исходных компонентов в твердом и жидком состояниях / М. А. Ерёмина , С.Ф. Ломаева, Л.Е. Елсуков, Э.А. // Химическая физика и мезоскопия, ИПМ УрО РАН: Ижевск, 2013, вып. 15, № 2, с. 262-269.

30. Елсуков Е.П., Механохимический синтез нанокристаллических порошков Fe1-XCrX (X=0.2-0.5) и их компактирование методом магнитного импульсного прессования / А.Л. Ульянов, Д.А. Колодкин, В.Е. Порсев, М.А. Еремина, С.В.Заяц // Химическая физика и мезоскопия, 2016, вып. 18, № 1, с. 103-113.

31. Dovydenkov. V. Experience of Production and using the Precipitation Stregthened Copper - Based Materials made Mechanical Alloying / V.Dovydenkov.,E. Shalunov // Proc of the PM - 1998 World Congress, Granada. - 1998. - Vol. 1. - P. 372-377.

32. Шалунов Е.П., Высокоресурсные электроды контактной сварки из медных композиционных материалов с нанодисперсными упрочняющими фазами / Е.П. Шалунов, В.А. Довыденков // Электрические контакты и электроды: тр. Института проблем материаловедения НАН Украины. Киев. 2004. - С. 190201.

33. Dovydenkov V. A., Simonov V. S., Shalunov E. P. Yarmolyk M. V. Granule formation kinetics in the process of mechanical alloying and their influence upon the properties of materials Cu-Al-O-C and Cu-Ti-C-O // Proc. of the PM. 2004. World congress: Vienna, 2004. Vol. 1. Р. 177-180.

34. Шалунов Е.П., Смирнов В.М. Особенности формирования объемных наноструктурных материалов на основе меди методом реакционного механического легирования // Вестник Чувашского университета. 2009. № 2. С. 291-299.

35. Шалунов Е.П., Смирнов В.М. О механизмах формирования структуры и свойств композиционных материалов системы Cu-Al-C-O, получаемых на основе метода реакционного механического легирования // Вестник Чувашского университета. 2013. № 3. С. 314-322.

36. Довыденков В.А., Влияние режимов реакционного размола и термической обработки на свойства дисперсно-упрочненной меди /В.А. Довыденков, ГП. Фетисов, М.В. Ярмолык // Технология металлов. 2008. №4. С.17-19.

37. Довыденков В.А., Гранулирование композиций на основе меди при реакционном размоле в аттриторе / В.А. Довыденков, М.В. Ярмолык // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2009. №3. С. 18-22.

38. Довыденков В.А., Ярмолык М.В., Буев А.Р., Леухин А.В. Нанокристаллические материалы с термически устойчивой структурой // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки. 2009. № 2. С. 136.

39. Матросов Н.Л. Разработка дисперсно-упрочненных материалов для сварочной техники и технологии их изготовления. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук, Нижний Новгород, 2002, 23 с.

40. Smirnov V.M., Shalunov E.P., Matrosov A.L., Smirnova H.R. Dispersion strengthened cooper based phase composition research containing additions of

aluminium, chromium, titanium and carbon//Dispersion strengthened materials: Proc. of the 3-d Int. symp., edit by E.P. Shalunov, Cheboksary, 1993, 22-24 sept. - Cheboksary: Techma Ltd, 1993 -pp.22-23.

41. Matrosov A.L., Shalunov E.P. Powder copper based dispersion strengthened materials application in motor-building//Dispersion strengthened materials: Proc. of the 3-d Int. symp., edit by E.P. Shalunov, Cheboksary, 1993, 22-24 sept. -Cheboksary: Techma Ltd, 1993 -pp. 24-25.

42. Патент РФ 2113529. Дисперсно-упрочненный композиционный материал / Е.П. Шалунов, А.Л. Матросов, Н.В. Данилов, А.А. Козицын, К.А. Плеханов. Заявл. 09.04.1996.

43. Патент РФ 2103103. Дисперсно-упрочненный материал на основе меди для электродов контактной сварки / Е.П. Шалунов, А.Л. Матросов, Я. М. Липатов. Заявл. 13.08.1996.

44. Патент РФ 2103134. Дисперсно-упрочненный материал на медной основе для сварочной техники / Е.П. Шалунов, А.Л. Матросов, Я.М. Липатов, С.В. Казаков. Заявл. 20.09.1996.

45. Патент РФ 2104139. Дисперсно-упрочненный материал для электродов контактной сварки / Е.П. Шалунов, А.Л. Матросов, Я.М. Липатов, В.Е. Стафик. Заявл. 20.09.1996.

46. Патент РФ 2103135. Дисперсно-упрочненный материал для электродов контактной сварки / Е.П. Шалунов, А.А. Козицын, К.А. Плеханов, А.Л. Матросов, Я.М. Липатов, Н.В. Данилов. Заявл. 20.09.1996.

47. Патент РФ 2118393. Дисперсно-упрочненный материал для электродов контактных сварочных машин / Е.П. Шалунов, А.Л. Матросов, Я.М. Липатов. Заявл. 27.03.1997.

48. Патент РФ 2117063. Способ изготовления жаропрочных и жаростойких дисперсно-упроченных изделий на основе меди / Е.П. Шалунов, А.А. Козицын, К.А. Плеханов, А.Л. Матросов, Я.М. Липатов, Н.В. Данилов. Заявл. 24.04.1997.

49. Шалунов Е.П., Матросов А.Л, Казаков Д.В. Влияние степени выдержки при горячем прессовании прутков из дисперсно-упроченного композиционного материала Си-А1-С-0 на их структуру и свойства//Материаловедение и металлургия Тр. Нижегородс. Гос. Техн. ун-та. -т. 57. - Нижний Новгород: НГТУ, 2006, с. 163-169.

50. Смирнов В.М., Шалунов Е.П., Матросов А.Л. Особенности структуры сплавов на основе меди, механически легированной А1, Т1, С//Технические науки: сегодня и завтра: Тез. докл. юбил. итоговой научн. конф., Чебоксары, окт. 1997г. - Чебоксары: «КЛИО», 1997. - с. 282-283.

51. Шалунов Е.П., Матросов А.Л. Нанокомпозиты: гранулированные композиционные материалы с механохимически синтезированными упрочняющими наночастицами // Нанотехнологии - производству-2006: Тез. докл. конф., Фрязино, 29-30 ноября 2006г. - М.: «Янус-К», 2006. - с.113-114.

52. Шалунов Е.П. Жаро- и износостойкие медные гранулированные композиционные материалы с механохимически синтезированными упрочняющими наночастицами ДИСКОМ® и высокоресурсная продукция из них // Нанотехника. - 2007. - № 1 (9), с. 69-78.

53. Скороход В.В. Некоторые проблемы технологии получения, исследования структуры и свойств нанокристаллических материалов // В сб. Наноструктурные материалы, - Киев. 1998, с. 4-13.

54. Казаков Д.В., Шалунов Е.П., Матросов А.Л. Влияние механической активации на свойства и структуру электроконтактного материала Си-10% масс. W // Материаловедение и металлургия: Тр. Нижегород. гос. техн. унта. - Т. 61. - Нижний Новгород: НГТУ, 2007, с.186-190.

55. Ловшенко Ф. Г. Наноструктурные механически легированные дисперсно-упрочненные материалы на основе металлов / Ф. Г. Ловшенко, Г. Ф. Ловшенко // Состояние и перспективы совместных белорусско- казахстанских исследований в области биотехнологии, наноматериалов, машиностроения, энергосберегающих технологий, экологии, оптики, информационных

технологий, лазерных технологий, технологий сельхоз- производства и технического обеспечения агротехнического комплекса: материалы науч.-практ. конф., Минск, 16-17 нояб. 2011 г. Минск: БНТУ, 2011. - С. 54.

56. Ловшенко З. М. Влияние пластической деформации на фазовый состав и структуру комплексно легированных материалов / З. М. Ловшенко, Ф. Г. Ловшенко // Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии : материалы Междунар. науч.-техн. конф., Могилев, 16-17 апр. 2009 г. : в 3 ч. -Могилев: Белорус.-Рос. ун-т, 2009. - Ч. 2. - С. 41-42.

57. Хайнике Г. Трибохимия. М.: Мир. 1987г. 575с.

58. Технология получения, структура и свойства проводниковых дисперсно-упрочненных композиционных механически легированных медных материалов / Ф. Г. Ловшенко, Г. Ф. Ловшенко, И. А. Лозиков // Литье и металлургия. 2012. № 2. С. 116-128.

59. Ловшенко Ф. Г. Наноструктурные механически легированные материалы на основе никеля / Ф. Г. Ловшенко, Г. Ф. Ловшенко. Минск: БНТУ, 2012. - 297 с

60. Ловшенко Ф. Г. Оптимизация технологии переработки механически легированных дисперсно-упрочненных нихромовых композиций в полуфабрикаты / Ф. Г. Ловшенко, Г. Ф. Ловшенко // Вестн. Белорус. нац. техн. ун-та. 2010г. № 6. С. 30-37.

61. Хабибуллин А. И. Влияние условий экструзии на особенности деформирования дисперсно-упрочненной меди / А. И. Хабибуллин, Ф. Г. Ловшенко // Материалы, оборудование и ресурсосберегающие техно- логии : материалы Междунар. науч.-техн. конф., Могилев, 19-20 апр. 2012 г. : в 2 ч. -Могилев : Белорус.-Рос. ун-т, 2012.г. Ч. 1. С. 172-173.

62. Рудской А. И. Моделирование процесса равноканального углового прессования заготовок из порошковых композиций на основе алюминия и редкоземельных металлов в капсулах / А. И. Рудской, А. М. Золотов, С. В. Ганин // Черные металлы. 2014. Спец. вып.: 115 лет Санкт-Петербургскому государственному политехническому университету. С. 18-23.

63. Montasser Dewidar1, G. Adamek2, J. Jakubowicz2, and Khalil AbdelRazik Khalil1. Fabrication, Microstructure and Properties of Mechanically Alloyed and Electrochemically Etched Porous Ti-Y2O3 // Int. J. Electrochem. Sci. - 2014 - Vol. 9, 2014 - Р. 7773-7783.

64. C.C. Fu, L.J. Chang, Y.C. Huang, P.W. Wong , J. S.C. Jang, "Microstructure and Mechanical Properties of Solid-Phase Sintered Heavy Tungsten Alloy", Advanced Materials Research, Vols. 15-17, pp. 575-580, Feb. 2006

65. Композиционные материалы: Справочник / Под ред. Д.М. Карпиноса. Киев: Наукова думка, 1985. 592с

66. Васильев В.В. Композиционные материалы [Текст] / В.В. Васильев, В.Д. Протасов, В.В. Болотин [и др.]. М.: Машиностроение, 1990г. 512с.

67. Гладков С.О. Физика композитов. Термодинамические и диссипативные свойства / С.О. Гладков. М.: Наука, 1999. 205с.

68. Гончаров С.А. Термодинамика / С.А. Гончаров. М.: Изд-во МГГУ, 1997. 440с.

69. Карпов Я.С. Механика композиционных материалов / Я.С. Карпов, П.П. Лепихин, И.М. Тараненко. Харьков: Изд-во Нац. аэрокосм. ун-та, 2004. - 104с.

70. Мэттьюз Ф. Механика и технология композитных материалов / Ф. Мэттьюз Р. Роллингс. М.:РИЦ Техносфера, 2003. 320с.

71. Андреева А.В. Основы физикохимии и технологии композитов / А.В. Андреева. М.: Радиотехника, 2001. 191с.

72. Берлин А.А. Принципы создания композиционных материалов / А.А. Берлин. М.: Химия, 1990. 302с.

73. Болтон У. Конструкционные материалы. Металлы, сплавы, полимеры, керамика, композиты. / У. Болтон. - М.: Изд-во Додека-XXI, 2007. - 256с.

74. Карпов Я.С. Композиционные материалы: компоненты, структура, переработка в изделия / Я.С. Карпов, О.В. Ивановская. - Харьков: Изд-во Нац. аэрокосм. ун-та, 2001. 153с.

75. Пименова Н.В., Каченюк М.Н., Сметкин А.А., Шульга Н.А. Получение электротехнических материалов Cu-Cr методом порошковой металлургии //

Вестник ПГТУ: Проблемы порошковых материалов и технологий. Сб. научн. трудов. Вып.10. Пермь, 2004. С. 143-149.

76. Пименова Н.В. Разработка и исследование композиционного материала Си-Сг для электрических контактов вакуумных дугогасительных камер // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова, Магнитгорск, 2008, №2, с 66-99.

77. Ормонт Б.Ф. Введение в физическую химию и кристаллохимию полупроводников: учеб. пособие для втузов / Б.Ф. Ормонт. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. школа, 1973. 655 с.

78. Бальшин М.Ю. Научные основы порошковой металлургии и волокна / М.Ю. Бальшин. - М.: Металлургия, 1972. - 332с.

Расчет себестоимости изготовления 1 детали наконечника методом горячего прессования гранул в пруток с последующей механической обработкой

Прежде чем приступить к расчетам необходимо определить выход деталей с одного прутка.

С одного брикета весом 3,7кг получают 5 прутков. После обрезки прессутяжины прутков остаются прутки общим весом 3,2кг. Длина каждого прутка 06,7-03, с площадью сечения 0,352см2 и плотностью 8,4г/см3 составляет Ь=3200г/(0,352см2-8,4г/см3-5)= 216,45см=2164,5мм. Количество наконечников с одного прутка с учетом припуска на рез 5 мм составит 2164/27=80шт. Количество наконечников с одного брикета 80-5=400шт. После механической обработки вес одного наконечника составит т=8,4 г/см3-0,555см3=4,66г

Общий вес готовой продукции с одного брикета составит: 4,662г-400=1864,8г

Отходы на один наконечник составят: (3700г-1864,8г)/400=4,588г.

На операциях механическое легирование, отжиг и механическая обработка, также, необходимо закладывать определенное количество отходов, связанных просыпками, вероятностью получения брака и т.д., которое, исходя из производственного опыта, может составлять до 5% на 1 готовую деталь: 4,588г+4,66г-0,05=4,821г

Таким образом, общий процент отходов на один наконечник при изготовлении методом горячего прессования составляет 103%, в том числе до 1% безвозвратных отходов. Расход материала на один наконечник составит : 4,821+4,66=9,481г

Мощность оборудования и нормы времени изготовления 1 детали электрического наконечник токопроводящий _методом горячего прессования гранул в пруток и последующей механической обработки_

Норма машинного Норма времени для

№ Операция Оборудование Количество Мощность, кВт/ч времени для изготовления 1 детали, ч (производительность оборудования, кг/ч) изготовления 1 детали рабочим, ч (норма выработки деталей рабочим, кг/ч)

Механическое легирование

1 Дозирование порошков весы CAS MW-300T 1 0,006 0,000198 (48) 0,000198 (48)

весы WH BO5 1 0,006

2 Механическое легирование Аттритор 12 180 0,000263 (36) 0,000263 (36)

3 Отжиг Печь СНО 1 63 0,000133 (15,43) 0,000263 (36)

4 Усреднение Смеситель 1 1,1 0,000614 (72) 0,000053 (180)

Итого: 244,112 0,001208 0,000777

Горячее прессование

1 Прессование брикетов пресс ДГ 2434 1 15 0,000057 (165) 0,000057 (165)

2 Нагрев брикетов Электропечь ПВК-1-30 1 10 0,00041 (22,86)

3 Горячее прессование Пресс ПК 12.6.36.09 1 18,5 0,00041 (22,86) 0,00041 (22,86)

Печь СУО - 2,05.2,5/5 1 7 0,00041 (22,86)

4 Обрезка прессостатка отрезной станок 1 3 0,00011 (83) 0,00011 (83)

5 Правка Пресс СГУ 1 5,5 0,00019 (50) 0,00019(50)

Итого: 59 0,001587 0,000767

Механическая обработка

1 Скальпирование Фрезерный станок 1 10 0,01 0,01

2 Токарная обработка Токарный станок 1 16

Итого: 329,112 0,012788 0,011544

Расход электроэнергии на 1 деталь: 0,012788-329Д12=4,209(кВт)

Расчет себестоимости изготовления наконечник токопроводящий ВС 301-1151 методом горячего прессования гранул в пруток и последующей механической обработки

Статья расхода Стоимость по статьям затрат

Марка порошка Масса, г руб.

А1 (ПП-1) 0,0237 0,00711

С (ГК-3) 0,0474 0,00104

Материалы Си-0 (ЧДА) 0,253 0,2803

Си (ПМС-1) 9,1569 4,2854

В спомогательные -

Итого: 4,574

Оснастка 2

Заработная плата АУП с налогами 1,868

Аренда, ремонт и содержание оборудования и производственных помещений, транспортные расходы 2,42

Электроэнергия 21,128

Себестоимость 31,99

Приложение Г

Расход материала для изготовления 1 детали токопроводящего наконечника методом двойного прессования-спекания

Расход материала для изготовления 1 токопроводящего наконечника равен сумме веса готового изделия и веса технологических отходов, которые могут возникнуть при производстве изделия. По опыту производства предприятия ЗАО «МЕТМА» среднее значение технологического отхода составляет 5% от массы детали.

Масса детали равна произведению плотности готового изделия на объем и будет зависеть от допусков, указанных на чертеже готового изделия и от допустимых отклонений массы навески при прессовании.

V = — (D2 -d2 )■ H -V, = 3з14(0,62 -0,1752)• 2,22-v, = 0,555(ом3)

max ^ V max min/ max фасок ^ \ ? ? J <■*•><■"■* 'фасок у-—j

Допуск на массу навески при прессовании деталей закладывается таким образом, чтобы отклонения плотности прессовки составляли не более 1%: Для композиционных образцов с массовой долей гранул уг =0,3; 0,5; 0,7 и плотностью 8,61 ±0,5%г/см , 8,48+0,5%, 8,32+0,5% г/см3

Уг vmax Pmax mmax -.„„навески mmax шотх M

0 0,555 8,7 4,83 4,88 0,244 5,124

0,3 0,555 8,65 4,801 4,849 0,242 5,091

0,5 0,555 8,52 4,729 4,776 0,239 5,015

0,7 0,555 8,35 4,634 4,680 0,234 4,914

где ттах - максимальная масса спеченной детали

ш— - максимальная навеска при прессовании с учетом стеарата цинка 1% сверх массы

отх ^ /

ш - технологический отход из расчета 5% на массу прессовки, М - расход материала на изготовление одного наконечника

Мощность оборудования и нормы времени изготовления 1 детали «Наконечник токопроводящий ВС 301 -»

методом двойного прессования-спекания при массовой доле гранул уг =0 _(расход гранул, приходящихся на 1 деталь массой М=5,124г, составляет мг=0г)_

№ Операция Оборудование Количество Мощность, кВт/ч Норма машинного времени для изготовления 1 детали, ч (производительность оборудования, кг/ч) Норма времени для изготовления 1 детали рабочим, ч (норма выработки деталей рабочим, кг/ч)

1 Смешивание Смеситель двухконусный 1 2,2 0,0000854 (60) 0,000043 (120)

Прессование НРР150 1 3 0,001389 0,001818

2 Спекание Электропечь «Алунд» 1 30 0,000455 0,000209

3 Второе прессование КБ8124 1 18 0,0033 0,0033

4 Второе спекание Электропечь «Алунд» 1 30 0,000455 0,000209

Итого: 83,2 0,0056844 0,005579

Расход электроэнергии на 1 деталь: 0,0056844-83,2=0,4729(кВт)

Расчет себестоимости изготовления наконечник токопроводящий ВС 301 -1151 методом двойноного прессования-спекания при уг=0

Статья расхода Стоимость по статьям затрат

Марка порошка Масса, г руб.

Си (ПМС-1) 5,124 2,39

Материалы

Стеарат цинка 0,0512 0,103

Итого: 2,493

Оснастка 0,5 0,5

Заработная плата АУП с налогами 0,925 0,92

Аренда, ремонт и содержание оборудования и производственных 1,203 1,20

помещений, транспортные расходы

Электроэнергия 9,68 2,374

Себестоимость 14,83 7,49

Мощность оборудования и нормы времени изготовления 1 детали «Наконечник токопроводящий ВС 301-1151»

методом двойного прессования-спекания при массовой доле гранул уг =0,3 _(расход гранул, приходящихся на 1 деталь массой М=5,091г, составляет мг=1,527г)_

№ Операция Оборудование Количество Мощность, кВт/ч Норма машинного времени для изготовления 1 детали, ч (производительность оборудования, кг/ч) Норма времени для изготовления 1 детали рабочим, ч (норма выработки деталей рабочим, кг/ч)

Механическое легирование

1 Дозирование порошков весы CAS MW-300T 1 0,006 0,000032 (48) 0,000032 (48)

весы WH BO5 1 0,006

2 Механическое легирование Аттритор 12 180 0,000057 (27) 0,000057 (27)

3 Отжиг Печь СНО 1 63 0,000099 (15,43) 0,000042 (36)

4 Усреднение Смеситель 1 1,1 0,000021 (72) 0,0000085 (180)

Итого: 244,112 0,000209 0,0001395

Двойное прессование-спекание

1 Смешивание Смеситель двухконусный 1 2,2 0,000085 (60) 0,000043 (120)

Прессование НРР150 1 3 0,001389 0,001818

2 Спекание Электропечь «Алунд» 1 30 0,000455 0,000209

3 Второе прессование КБ8124 1 18 0,0033 0,0033

4 Второе спекание Электропечь «Алунд» 1 30 0,000455 0,000209

Итого: 83,2 0,005684 0,005579

Итого: 327,31 0,005893 0,005718

Расход электроэнергии на 1 деталь: 244,112*0,000209+83,2*0,005684=0,524

Мощность оборудования и нормы времени изготовления 1 детали «Наконечник токопроводящий ВС 301-1151»

методом двойного прессования-спекания при массовой доле гранул уг =0,5 _(расход гранул, приходящихся на 1 деталь М=5,015г, составляет мг=2,508)_

№ Операция Оборудование Количество Мощность, кВт/ч Норма машинного времени для изготовления 1 детали, ч (производительность оборудования, кг/ч) Норма времени для изготовления 1 детали рабочим, ч (норма выработки деталей рабочим, кг/ч)

Механическое легирование

1 Дозирование порошков весы CAS MW-300T 1 0,006 0,000052 (48) 0,000052 (48)

весы WH BO5 1 0,006

2 Механическое легирование Аттритор 12 180 0,000093 (27) 0,00093 (27)

3 Отжиг Печь СНО 1 63 0,000163 (15,43) 0,000070 (36)

4 Усреднение Смеситель 1 1,1 0,000035 (72) 0,000014 (180)

Итого: 244,112 0,000343 0,000229

Двойное прессование-спекание

1 Смешивание Смеситель двухконусный 1 2,2 0,000084 (60) 0,000042 (120)

Прессование НРР150 1 3 0,001389 0,001818

2 Спекание Электропечь «Алунд» 1 30 0,000455 0,000209

3 Второе прессование КБ8124 1 18 0,0033 0,0033

4 Второе спекание Электропечь «Алунд» 1 30 0,000455 0,000209

Итого: 83,2 0,005683 0,005578

Итого: 327,31 0,006026 0,005851

Расход электроэнергии на 1 деталь: 244,112*0,000343+83,2*,005683=0,557

Мощность оборудования и нормы времени изготовления 1 детали «Наконечник токопроводящий ВС 301-1151» методом двойного прессования-спекания при массовой доле гранул уг =0,7 (расход гранул, приходящихся на 1 деталь М=4,914г, составляет мг=3,440)

№ Операция Оборудование Количество Мощность, кВт/ч Норма машинного времени для изготовления 1 детали, ч (производительность оборудования, кг/ч) Норма времени для изготовления 1 детали рабочим, ч (норма выработки деталей рабочим, кг/ч)

Механическое легирование

1 Дозирование порошков весы CAS MW-300T 1 0,006 0,000072 (48) 0,000072(48)

весы WH BO5 1 0,006

2 Механическое легирование Аттритор 12 180 0,000127 (27) 0,000127 (27)

3 Отжиг Печь СНО 1 63 0,000223(15,43) 0,000096 (36)

4 Усреднение Смеситель 1 1,1 0,000048 (72) 0,000019(180)

Итого: 244,112 0,00047 0,000314

Двойное прессование-спекание

1 Смешивание Смеситель двухконусный 1 2,2 0,000082(60) 0,000041 (120)

Прессование НРР150 1 3 0,001389 0,001818

2 Спекание Электропечь «Алунд» 1 30 0,000455 0,000209

3 Второе прессование КБ8124 1 18 0,0033 0,0033

4 Второе спекание Электропечь «Алунд» 1 30 0,000455 0,000209

Итого: 83,2 0,005681 0,005577

Итого: 327,31 0,006151 0,005891

Расход электроэнергии на 1 деталь: 244,112*0,00047+83,2*0,005681=0,5874

(кВт)

Приложение К

Расчет себестоимости изготовления 1 детали «Наконечник токопроводящий ВС 301-1151», полученных методом

двойного прессования-спекания m0,3=5,091г; m0,5=5,015г; m0,7=4,914 г

Статья расхода Стоимость по статьям затрат

Уг =0,3 Уг =0,5 Уг =0,7

Материалы Наименование Масса руб. У1асса руб. У1асса руб.

% г % г % г

А1 (ПП-1) 0,15 0,008 0,0023 0,25 0,013 0,0038 0,35 0,482 0,1446

С (ГК-3) 0,15 0,008 0,0007 0,25 0,013 0,0011 0,35 0,482 0,042

^-0 (ЧДА) 0,80 0,041 0,0451 1,34 0,067 0,0745 1,87 2,57 2,848

Си (ПМС-1) 98,9 5,035 2,3564 98,1 6 4,923 2,3038 97,83 133,654 62,559

Ст. цинка 2 0,102 0,0205 2 0,100 0,0202 2 2,065 0,415

В спомогательные - - 0,097 - - 0,096 - - 0,095

Итого: 102 2,522 10 2 2,499 10 2 2,473

Оснастка 0,5 0,5 0,5

Заработная плата с налогами 0,925 0,947 0,953

Аренда, ремонт и содержание оборудования и производственных помещений, транспортные расходы 1,203 1,231 1,239

Электроэнергия 2,63 2,8 2,95

Себестоимость 7,78 7,957 8,115

утверждаю

Исполнительный директор ООО «Фабрика стальных дверей^! 1оват.ор» { ' Дружинин A.C.

'« » 2015 г.

Протокол

испытания изделия «Наконечник токоироводящий ВС 301-П51»

г. Йошкар-Ола

«18» декабря 2015г.

На основании Протокола испытания «Наконечников токопроводящих» от 28.04.2014г был изменен чертеж (увеличена длина рабочей части на 4мм) и на предприятии ЗАО «МЕТМА» изготовлена новая партия деталей «Наконечник токопроводящий ВС 301-1151» в количестве 100шт. методом порошковой металлургии для проведения испытаний на предприятии ООО «Фабрика стальных дверей «Новатор». Цель испытаний:

1. Определить соответствие геометрических параметров наконечников ВС 301-1151 на соответствие чертежу.

2. Определить работоспособность токопроводящих наконечников, выполненных методом порошковой металлургии.

Работоспособность наконечников определялась по результатам проверки геометрических размеров и по результатам выработки часов при сварке стальных дверей в сварочном полуавтомате в условиях ООО «Фабрики стальных дверей «Новатор». Результаты испытаний:

1. контроль размеров: Контролируемый размер 24±0,2 01,8±О,О5 06-0.12

Фактический размер 23,92-24,20 Соответствуют 5,95..5,98

Работоспособность определялась средним количеством часов, выработанных каждым наконечником до выхода из строя в сравнении с наконечниками из меди, применяемые в ООО «Фабрика стальных дверей «Новатор». Стойкость каждого наконечника изготовленного ЗАО «МЕТМА» составляет 50-90ч, общее количество часов испытания на 100 наконечников составляет 6864ч. т.е. средняя стойкость каждого наконечника составляет 68,64ч.

Заключение:

1. Отклонений размеров деталей «Наконечник токопроводящий ВС 301-1151» от заданных чертежом не выявлено.

2. Средняя стойкость наконечников, изготовленных ЗАО «МЕТМА», выше на 38% стойкости медных наконечников, применяемых на предприятии ООО «Фабрика стальных дверей «Новатор».

Рекомендации:

Наконечники токопроводящие ВС 301-1151 могут быть использованы для сварки в сварочных полуавтоматах ООО «Фабрика стальных дверей «Новатор».

Начальник ОТК Начальник цеха

ш

Н.В. Нуруллин .С. Ручкин